MARS -500 - MARS-500

Uppdragets officiella logotyp
Besättning av 520-dagars simulering innan uppdraget startar
En tredimensionell plan för det Rysslandsbaserade MARS-500- komplexet, som används för markbaserade experiment, som kompletterar ISS- baserade förberedelser för ett mänskligt uppdrag till Mars

Den Mars-500 uppdrag var en psykosocial isolering experiment som utfördes mellan 2007 och 2011 av Ryssland, European Space Agency , och Kina, som en förberedelse för en ospecificerad framtid besättning rymdfärder till planeten Mars . Experimentet anläggning var belägen vid Russian Academy of Sciences " Institute of Biomedical Problems (IBMP) i Moskva , Ryssland.

Mellan 2007 och 2011 bodde och arbetade tre olika besättningar av volontärer i ett mock-up rymdfarkoster på IBMP. Experimentets sista etapp, som var avsett att simulera ett 520-dagars besättning, genomfördes av en manlig besättning bestående av tre ryssar (Alexey Sitev, Sukhrob Kamolov, Alexander Smoleevskij), en fransman (Romain Charles), en Italienska (Diego Urbina) och kinesisk medborgare (Yue Wang). Mock-up-anläggningen simulerade ett rymdfarkoster från jorden till Mars, ett fartyg för uppstigning och Mars-ytan. De volontärer som deltog i de tre stadierna inkluderade proffs med erfarenhet av teknik, medicin, biologi och mänsklig rymdfärd. Experimentet gav viktiga data om de fysiologiska, sociala och psykologiska effekterna av långsiktig isolering på nära håll.

Projekt Överblick

Ändamål

MARS-500 var avsedd att studera de psykologiska, fysiologiska och tekniska utmaningarna som är inneboende för rymdflygning under lång tid. Bland andra hinder att övervinna undersökte experimentet de fysiologiska effekterna av långsiktig viktlöshet, effektiviteten av resurshantering och effekterna av isolering i en hermetiskt tillsluten miljö. MARS-500: s kommunikationssystem konstruerades med en genomsnittlig fördröjning på 13 minuter för att simulera den faktiska överföringstiden till och från en Mars-bunden rymdfarkost.

Vetenskapliga mål

De vetenskapliga målen för MARS-500 inkluderade studier av potentiella livsmiljödesigner, med särskilt fokus på medicinskt och psykologiskt stöd för besättningen (som nödvändigtvis skulle vara begränsade till ett relativt litet rymdfarkoster med relativt begränsade medicinska faciliteter för 7- till 9 månaders resa till Mars).

Experimentstadier

Totalt planerades 640 experimentdagar mellan 2007 och 2011, uppdelade i tre steg med olika längd. Under varje etapp bodde och arbetade besättningen av volontärer i en mockup -rymdfarkost. Kommunikationen med omvärlden var begränsad och genomfördes med en realistisk tidsfördröjning på upp till 25 minuter för att simulera den verkliga kommunikationsfördröjningen mellan Mars och jorden. På samma sätt gavs ett realistiskt begränsat utbud av förbrukningsmaterial ombord för volontärerna. Vissa förhållanden, såsom viktlöshet och kosmisk strålning, kunde inte simuleras.

Den första 15-dagars etappen av MARS-500-experimentet ägde rum från den 15 november 2007 till den 27 november 2007. Syftet med denna etapp var att testa teknisk utrustning, anläggningar och driftsförfaranden för resan.

Experimentets andra, 105 dagar långa etapp började den 31 mars 2009, då sex volontärer började bo i experimentets isolerade boendekomplex. Den 14 juli 2009 slutfördes detta skede av experimentet.

Den 520-dagars sista etappen av experimentet, som var avsett att simulera ett besättning i full längd, började den 3 juni 2010 och slutade den 4 november 2011. Denna etapp genomfördes av ett sexman internationellt besättning, bestående av tre ryssar , en fransman, en italiensk/ colombiansk och en kinesisk medborgare. Scenen inkluderade en simulering av en bemannad Mars -landning , med tre simulerade Mars -promenader som genomfördes den 14, 18 och 22 februari 2011. Experimentet avslutades den 4 november 2011, med alla deltagare enligt uppgift i optimalt fysiskt och psykiskt skick.

I februari 2013 rapporterade Proceedings of the National Academy of Sciences att fyra av de sex besättningsmedlemmarna hade stora problem med sömn och ökad sömn- och vilotider, i beteende jämfört med djurs viloläge. Deltagarna upplevde också en störning av deras dygnsrytm under inneslutning.

Anläggningen

Ett märkt diagram över den experimentella isoleringsanläggningen
5-scientin.jpg

Experimentet låg på Institute of Biomedical Problems webbplats i Moskva. Komplexet bestod av isoleringsanläggningen, missionsoperationsrummet, tekniska anläggningar och kontor.

Isolationsanläggningen bestod av fem olika moduler. Tre - livsmiljö, nytta och medicinska moduler - simulerade huvudfartyget. Den fjärde modulen simulerade Mars -landaren och var ansluten till rymdfarkosten. Den femte modulen var en simulator av Mars -ytan och är ansluten till Mars -landaren. Den kombinerade volymen för modulerna var 550 m 3 (19 000 cu ft).

Anläggningen inkluderade all nödvändig utrustning för att köra experimentet. Dessa inkluderade kommunikations- och styrsystem, ventilationssystem, luft- och vattenförsörjning, elektriska installationer, avloppssystem, luft- och vattenkvalitetsövervakning och delvis återvinningssystem, medicinsk utrustning, brand- och andra säkerhetsövervakningssystem och nödutrustning. Modulerna hölls vid jordnormalt barometertryck.

Bostadsmodul

Den beboeliga modulen var besättningens huvudsakliga bostadskvarter. Den cylindriska modulen på 3,6 m × 20 m (12 fot × 66 fot) bestod av sex individuella besättningsutrymmen, ett kök/matsal, ett vardagsrum, huvudkontrollrummet och en toalett. De individuella sovrumsfacken, som hade en yta på cirka 3 m 2 (32 kvm) vardera, innehöll en säng, ett skrivbord, en stol och hyllor för personliga tillhörigheter.

Medicinsk modul

Overheadplan av experimentkomplexet

Den cylindriska medicinska modulen mätte 3,2 m × 11,9 m (10 ft × 39 ft) och rymde två medicinska kojer, en toalett och utrustning för rutinmässiga medicinska undersökningar. Den innehöll också utrustning för telemedicinska , laboratorie- och diagnostiska undersökningar. Hade besättningsmedlemmar blivit sjuka hade de isolerats och behandlats i modulen.

Mars landningsmodul simulator

Mars landningsmodulssimulator användes endast under 30-dagars "Mars-kretsande" fas av experimentet. Den 6,3 m × 6,17 m (20,7 fot × 20,2 fot) cylindriska modulen rymde upp till tre besättningsmedlemmar och hade tre våningssängar, två arbetsstationer och en toalett. Dess kompletterande system inkluderade ett kontroll- och datainsamlingssystem, ett videokontroll- och kommunikationssystem, ett gasanalyssystem, ett luftkonditionerings- och ventilationssystem, ett avloppssystem och vattenförsörjning och ett brandsläckningssystem.

Lagringsmodul

Den cylindriska 3,9 m × 24 m (13 ft × 79 ft) lagringsmodulen var uppdelad i fyra fack:

  1. Ett kylfack för matförvaring
  2. Ett fack för förvaring av icke -lättfördärlig mat
  3. Ett experimentellt växthus
  4. Ett fack som innehåller badrum, bastu och gym

Besättning

Annonserade volontärkrav

MARS-500-projektet ställde ett antal grundläggande krav för eventuella kandidater. Dessa var:

  1. Ålder: 25–50 år
  2. Högre utbildning
  3. Professionella krav:
    • allmänläkare med färdigheter som första medicinsk hjälp
    • läkare-utredare med färdigheter inom klinisk laboratoriediagnostik
    • biolog
    • ingenjör - specialist på livsstödssystem
    • ingenjör - specialist i datavetenskap
    • ingenjör - specialist inom elektronik
    • ingenjör - mekaniker
  4. Språkkunskaper: kunskaper i ryska och engelska på professionell nivå

Besättning i första etappen

Besättningen i det första 15-dagarsskedet av isoleringsförsöket bestod av sex ryssar: fem män och en kvinna. Denna etapp av experimentet genomfördes i november 2007.

  • Anton Artamonov (född 1982), ingenjör, fysiker och programmerare
  • Oleg Artemyev (född 1970), ingenjör och kosmonaut
  • Alexander Kovalev (född 1982), ingenjör anställd vid IBMP: s telemedicinska laboratorium
  • Dmitry Perfilov (född 1975), anestesiolog anställd vid IBMP: s telemedicinska laboratorium
  • Sergey Ryazansky (född 1974), besättningschef, fysiolog och kosmonaut
  • Marina Tugusheva (född 1983), biolog, IBMP -forskare

Marina Tugusheva, den enda kvinnan i besättningen, uteslöts från de längre uppdragen.

Besättning i andra etappen

Den 105-dagars andra etappen involverade en besättning på sex medlemmar och slutade den 14 juli 2009.

  • Oleg Artemyev , rysk kosmonaut
  • Alexei Baranov, rysk läkare
  • Cyrille Fournier, fransk flygbolagspilot
  • Oliver Knickel, maskiningenjör i den tyska armén
  • Sergey Ryazansky (befälhavare), rysk kosmonaut
  • Alexei Shpakov, rysk sportfysiolog

Besättning i tredje etappen

Mer än 6 000 personer från 40 länder ansökte om den 520-dagars tredje etappen av experimentet. De valda volontärerna var tre ryssar, två européer och en kines. De hade varierande behärskning av engelska, men alla talade inte ryska.

  • Romain Charles, 31-årig fransk ingenjör
  • Sukhrob Rustamovich Kamolov (Сухроб Рустамович Камолов), rysk kirurg
  • Alexey Sergeyevich Sitev (Алексей Сергеевич Ситёв), rysk ingenjör och befälhavare för uppdraget
  • Alexandr Egorovich Smoleevskiy (Александр Егорович Смолеевский), rysk fysiolog
  • Diego Urbina, 27-årig italiensk- colombiansk ingenjör
  • Wang Yue (王跃), 27-årig kinesisk instruktör vid China Astronaut Research and Training Center

Den andra i besättningen, en ersättare, var Mikhail Sinelnikov (Михаил Олегович Синельников), en 37-årig rysk ingenjör. Uppdraget startade den 3 juni 2010 och avslutades den 4 november 2011, varefter deltagarna gick in i en fyra dagars karantän innan de lämnade anläggningen.

Satellitexperiment

Under MARS-500-experimentet genomfördes relaterade ytterligare experiment för att studera effekterna av strålning , hälsoproblem i samband med viktlöshet, brandpåverkan ombord på rymdfarkosten och andra.

Hjärtförsök

Besättningsförsök inkluderade månadsvis operationell forskning, bestående av registrering av elektrokardiogram , andningsprov och blodtryck och ett frågeformulär om livsstil, stress och eventuella klagomål under den senaste månaden.

Kvartalsvis dynamiska komplexa studier inkluderade mätning och registrering av blodtryck och komplexa kardiorespiratoriska parametrar under utförandet av funktionstester med fysisk, mental och ortostatisk belastning. Detaljerade frågeformulär som utför psykologiska tester och vanliga polikliniska dispensstudier genomfördes före och efter studierna.

Nedsänkningsexperiment

På grund av den långa vistelsen i viktlöshet får en person hypokinetiska störningar. För att studera detta fenomen har IBMP forskat på detta område i många år, vilket har gjort det möjligt att konstruera en detaljerad bild av orsaken till hypokinetiska störningar. Experimentella resultat visar att huvudorsaken till kränkningar är en förändring av de gravitationberoende mekanismerna som är ansvariga för motorisk aktivitet under påverkan av gravitationen på kroppen. Förändringarna börjar inträffa på grund av störningar i det koordinerade arbetet av sensoriska system, särskilt skelettstöd och proprioceptiva . Data som erhållits under experimenten tyder på att stödafferentation hos människor fungerar som en mekanism för aktivering och reglering av aktivitet i postural-tonic-systemet, och att bristen på skelettstöd är orsaken till urladdning av de fysiologiska och morfologiska förändringar som är vanliga vid viktlöshet och mikrogravitation.

Huvudsyftet med nedsänkningsexperiment var att studera potentiella effekter av flygningen (inklusive lossning) på kroppens stödmekanismer (ryggrad, supraspinal), tillståndet i centrala nervsystemet och motorfunktion och hand-öga-ko prästvigning.

Hyperbariska experiment

Under flygningen fanns det risk för brand i rymdfarkosten och argon planeras som en hämmare i rymdfarkostens atmosfär för att minska denna risk. Användningen av argon kan avsevärt minska koncentrationen av syre i en rymdfarkosts atmosfär utan att skada besättningen och skapa en så kallad hypoxisk miljö . Hyperbariska experiment kompletterar kunskapen om effekten av brandresistent syre-kväve-argonblandning på människokroppen med hjälp av en integrerad bedömning av patientens kropp under en längre vistelse i brandresistent blandning. Testerna skulle bestämma nivån på mental och fysisk prestanda, bedöma tillståndet i det kardiorespiratoriska systemet, hematologiska, metaboliska och immunologiska parametrar i blodet och bedriva mikrobiologisk forskning och forskning som kommer att förbättra befintliga stödsystem.

Radiologiska experiment

För att undvika hälsoproblem som orsakas av bestrålning under flygningen till Mars krävs en förutsägelse av strålningsrisk. Modellen ska beskriva risken för strålningssjukdom beroende på den totala dosen som erhållits, minskad prestanda som orsakar en akut reaktion och en eventuell minskning av det övergripande immunförsvaret mot de andra hälsoriskerna vid interplanetär flygning.

Prognosmodellen skapas genom att en grupp apor utsätts för en strålningskälla ( cesium-137 ). Radiologiska experiment utförs sedan för att studera de radiobiologiska reaktionerna hos de viktigaste reglerande kroppssystemen (nervösa, endokrina, immun-, kardiovaskulära, hematopoetiska) och spermier och cytogenetiskt svar på bestrålning och analys av långtidseffekter av exponering (livslängd och karcinogenes) . Försöket använder manlig rhesus makak i åldern 3–5 år. De är indelade i grupper om 10–15 apor i varje grupp. Experimenten var utformade så att de efterliknar besättningens verkliga exponering under flygningen till Mars, inklusive akuta och kroniska sjukdomsfaser.

Studie av mag -tarmkanalen

Bland de biologiska och medicinska studierna av MARS-500 genomgick besättningen en 24-timmars elektrogastroenterografi med hjälp av medicinsk utrustning ombord för att studera den elektriska aktiviteten i människans mag-tarmkanal.

Psykologiska effekter

Enligt officiella resultat genomgick besättningen i 520-dagars isolering rättegången som en enda enhet. Inga interpersonella konflikter noterades, inte heller några situationer som skulle kräva avbrott eller fördröjning av någon aspekt av projektet. De svårigheter som uppstod under utförandet av vissa komplicerade aktiviteter övervanns av besättningen tillsammans. Kulturella skillnader och språksvårigheter hade inget betydande inflytande. Vänlig och konstruktiv kommunikation sägs ha rådt under hela experimentet. Besättningen tillbringade tid tillsammans, tittade på filmer på olika språk och använde sådana fritidsaktiviteter som ett tillfälle att diskutera filmerna och interagera socialt.

Besättningen förberedde överraskningar för födelsedagar, stora statliga helgdagar och informella helgdagar (den 31 oktober firade de Halloween). Vissa besättningsmedlemmar ökade tiden på enskilda aktiviteter, vilket inte hindrade kommunikation eller interaktion. Inga språkliga, sociala eller kulturella hinder observerades och missionschefen utövade sin auktoritet som både en formell och informell ledare.

Senare i experimentet tillbringade besättningen mer tid i sängen eller ägnade sig åt personlig aktivitet. Besättningens totala aktivitetsnivåer rasade under de tre första månaderna och fortsatte att sjunka under nästa år. På sin hemresa tillbringade de 700 timmar mer i sängen än på utresan. Fyra av medlemmarna led av sömn och psykiska problem. En besättningsmedlem sov så dåligt, han led av kronisk sömnbrist och stod själv för de flesta misstagen som gjordes vid ett datortest som används för att mäta koncentration och vakenhet.

Se även

Referenser

externa länkar

Nyhetsartiklar om projektet